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重新考虑对加工中心应用的理解

时间:2006/6/7 9:48:59

这个车间与医疗行业客户保持稳定关系,从而有机会彻底变革其设备。
        
        服务于医疗行业的一项潜在利益就是能获得可靠的用户订货。在任何经济环境条件下,人们总是希望寿命更长,生活更健康,自己腿关节更强劲有力。
        美国Mack Tool & Engineering (麦克工具与工程公司)是位于美国印第安纳州South Bend的合同制造商,是为医疗和航天工业客户提供服务的,制造植于人体体内的零部件和航天器燃油控制系统零件。CNC加工是工厂的核心技术,他们具有的专业经验是从实体毛坯中加工出复杂型面,使客户不必采用铸造或锻压的手段。
        

        与医疗行业的业务相比,工厂的航天工业订货却不那么稳定。任何一个因素都可能引起需求下降,例如军事经费缩减,政府管理人员变动,航空公司在萧条期间可能发生倒闭。即使有业务承接,也是利润甚微。因为这些行业客户总是要求价格一降再降。在这种情况下,要获取收益甚至要比获得订单更为艰难。
        
        这种矛盾使他们的订单选择处于相当困难的境地。若要更好地为客户服务而选用另一种设备,又因为预计利润收益低,无法支付这种设备采购费用而作罢。
        
        对Mack Tool公司来说,医疗行业项目的零件加工帮他们解决了这个难题。更为重要的是,Mack Tool公司目前只有该行业的一个客户,但是这个客户的业务量足以在未来数年内使该工厂发展下去。为了继续改善对该医疗行业客户的服务工作,工厂已作出决定,逐步增大投资,用从这家企业获得的利润收入购置所需设备。这一措施被证明是成功的。医疗器械零件的机加工工艺要求与航天工业的零件相似,因此购置的设备也适用于加工航天零件。工厂生产能力的提高,大大吸引了这两个行业的客户;同时,这使工厂改善了装备条件,以满足航天工业客户的价格需求。
        
        工厂如何积极增加投资呢?扩大投资并不是永远有效。诸如工厂工程副总裁Paul Hartz所介绍的,他曾试图证明,放弃工厂现有CAD/CAM 系统而购置更昂贵装置可达到节约成本的目的,但他根本无法预测究竟能节约多少。最终,他仍然购买了新的软件。用他的话说,采用最强大的技术是“前进的方向”。
        
        他从实践中获得经验。工厂零件加工方式的彻底改变使他从经验中领悟到技术的价值。 Mack Tool公司曾用廉价设备加工出高精尖零件,用 倾斜旋转工作台的立式加工中心生产出复杂铣削曲面与复杂角度零件。Hartz先生很自豪于自己的工厂有能力用这种方法发挥廉价机器的功效。他认为,用昂贵的卧式加工中心是不合算的。为什么要用买四台立式加工中心的钱去买一台卧式机床呢?
        
这些是未完工的医疗零件,
每个零件将成为外科“试验”
植入器械,用于估算病人
最终植入器械的尺寸。每
个零件是一套中数个不同
尺寸试验器械中的一个,
除了实体实验器械外,该
工场还加工和组装某些外
科医生喜欢的可调整试验
器械。

        然而工厂已经买了一台这样的卧式机床,试想情况会怎样?
        
        工厂现在已有五台卧式加工中心,几乎所有高精尖加工零件都不用原来的机床加工了。 
        
        Hartz先生的思想转变
        
        想法的改变。Hartz先生说,他曾经相信,设备越多生产能力越大。有些设备的确比其它设备的效率更高,但是从表面来看,似乎一台卧式机床的功效并不等同于四台立式机床。
        
        他现在认为,实际上,这一思维方式束缚了生产力的提高。
        
        引进第一台卧式加工中心后,工厂就考虑如何将把立式加工中心加工的零件转移到高效的卧式加工中心上。性能良好的卧式加工中心加工零件不仅可缩短加工周期和机床调整时间,还可缩减检验、交货时间和加工流程。
        
        这些特点在有关资料(如技术说明书和独立料盘)中虽没有一一列举,但完全能够重新设计零件加工工艺方法。
        
        为什么要购买卧式加工中心呢?Hartz先生认为各人对机床价格各有不同认识。工厂绝大多数卧式加工中心是四轴Mazak PFH4800 机床。Hartz先生认为,其中任何一台机床就目前利率来说,卧式与立式的价差每月大约为2,500美元。这每月2.500美元账目,工厂可通过一系列收益来弥补。
        
        Hartz先生认为卧式加工中心具有如下优点:
        
        ◆ 每台机床有两个料斗
        
        把零件安装在立式加工中心旋转工作台时,通常要停止机床加工。但用卧式加工中心进行加工,在加工一个零件时,操作人员可以调整另一个待加工零件。所以机床拥有更多的切削时间。 
        
        ◆ 更有效利用劳动力
        
        使用卧式加工中心,相同的加工工作所需的机床较少,这意味着只需要较少的操作工人。
        
这是工厂的宇航工业相关加
工任务示例,上图是用钢材
加工零件的不同阶段。

        ◆ 刀库有更多刀具
        
        Hartz先生介绍说,这个特性尤为重要。每台Mack Tool加工中心都有120把刀具。医疗器械零件加工的每项工作平均需用35把刀具,宇航工业零件采用的刀具更多。因为卧式加工中心刀库的刀具数量超过现有任何一台立式加工中心,所以,单单立式加工中心的刀具能力就可能迫使工厂把一种零件分成多道工序加工。
        
        现在,不仅可在一个加工工艺周期内加工出完整的零件,而且因卧式加工中心刀库具有备用刀具,所以在刀头磨钝或崩裂时还可避免加工中断。
        
        ◆ 缩短检验时间
        
        一般而言,卧式机床的刚性更好,所加工出的零件特性更加准确可靠。采用其它机床,工厂则必须测量检查和重新加工。这就是今天所谓的较小的“加工容量”。
        
        即使这种情况不存在,合并零件加工工序也可缩短检验时间。
        
        过去,工厂在零件转入下一道工序时往往要进行检验,某些受检特性在零件加工完毕后是不存在的。今天,这种费时的工序中间检验已经很少采用了。
        
        ◆ 切削量较大
        
        Mack卧式机床刚性的改善使其能切削得更快、更深,实现大切削量加工。为了扩大优势,工厂最近购买了一台50-锥度的卧式机床,用于钢质零件的大切削量加工。
        
        ◆ 加工周期短
        
        由于减少了机床调整步骤、检验工序并实现了高速切削,所以工厂能够提供更好的响应,可更快地适应市场变化,更好满足客户的苛刻交货要求。
        
        Hartz先生认为,这种快速反应能力对于加工样机特别重要。在其服务领域,样机加工是常见的。过去,样机生产使人头痛。严格来说,任何一台样机的加工工艺都是未经验证的。所以,当工厂把这些零件加工分成4-5道不同工序时,可能会在完成2-3个工序后出现问题。从这点来看,工厂已为这些零件投入了大量资金,而且大半的交货期已用完。如果下道工序报废了该零件,不仅浪费了时间,而且所有投资都将化为乌有。
        
        Hartz先生说:“卧式机床刀库里有120把刀具。我可以迅速决定适当的加工工艺,生产出品质良好的零件。”
        
这台垂直五轴加工中
心可在一个旋转轴上
提供360度行程,另
一个轴上则为150度。


        激励与投资哪个更重要?不是选择其一的问题
        
        Mack Tool公司用所得利润给雇员发红包,也投资购买了新设备和软件,其投资额是相当惊人的。工厂每年营业额约700-800万美元,但过去三年就购买了400万美元的新CNC机床。
        
        工厂花那么多钱购买新机床,雇员难道不担心影响其红利和福利吗?
        
        Paul Hartz承认,这个问题是始终存在的。对于专注于如何正确加工出所需零件的雇员来说,完全理解购置新设备对公司有多大好处可能是困难的。但是,Hartz先生认为,投资与激励是不能分离的。 
        
        Mack Tool公司购置的大量现代化设备,可对客户产生更大的吸引力。工厂有能力满足客户需求,这就是优势。在某些情况下,Mack Tool公司仅仅因购买新机床而增添了额外的工作,有些客户要求用高端设备加工他们的零件。
        
        总而言之,投资与激励都是同样重要的。Hartz说:“我们购置新设备就是为了付给雇员更多红利”。
        
        三台机床
        
        Mack Tool的加工零件是复杂的,但是大多不需要全面的五轴加工。对于确实需要五轴加工的零件,该工场使用五轴垂直加工中心,这台加工中心可以复现卧式加工中心的许多优势。例如,工场的每台Mazak Variaxis 630五轴机床均有双料盘,以及具有120把刀具的刀具库,可在工作区之外进行设置准备。
        
        该工厂还拥有一台Mazak Integrex车铣机床,Paul Hartz指出,这三台基本机床(五轴垂直加工中心,四轴卧式加工中心和多工序组合车床)代表着该工厂将继续构建的加工平台。他说,拥有这三种类型机床,工厂可以有效地竞争几乎所有类型的加工任务。

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